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発明の名称 自動車用空気調和装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2000−62451(P2000−62451A)
公開日 平成12年2月29日(2000.2.29)
出願番号 特願平10−233854
出願日 平成10年8月20日(1998.8.20)
代理人 【識別番号】100097180
【弁理士】
【氏名又は名称】前田 均 (外1名)
発明者 高山 英人 / 高田 雅行 / 村松 寿郎 / 高橋 利彰
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】自動車エンジンを動力源とする冷房サイクルを含み、取り入れ空気を温度調節したのち室内へ配風する自動車用空気調和装置において、自車両の走行位置を検出する自車両位置検出手段と、少なくとも前記自動車エンジンに高負荷が作用する地点の地図情報を記憶する地図情報記憶手段と、前記地図情報記憶手段に記憶された前記高負荷地点における自車両の室内に侵入する熱量を演算する第1の熱量演算手段と、自車両が前記高負荷地点を走行したときの前記自動車エンジンの負荷変動量を算出し、この負荷変動量に相当する前記冷房サイクルの冷却熱量を演算する第2の熱量演算手段と、前記第2の熱量演算手段により求められた冷房サイクルの冷却熱量が所定値以下であるとき、前記第1の熱量演算手段で得られた侵入熱量から前記第2の熱量演算手段で得られた冷却熱量を減じた熱量を補うように、前記高負荷地点への到達前から、室内への空調条件を制御し始めるエアコン制御手段と、を備えたことを特徴とする自動車用空気調和装置。
【請求項2】前記地図情報記憶手段は、自車両の走行目的地を入力すると現在位置から走行目的地までの走行経路を出力する目的地経路設定部と、前記目的地経路設定部からの情報に基づいて、自車両の走行経路中に前記高負荷地点が存在するか否かを検出する高負荷地点検出部と、を含むことを特徴とする請求項1記載の自動車用空気調和装置。
【請求項3】前記エアコン制御手段は、自車両が前記地図情報記憶手段により検出された高負荷地点に到達したら、当該高負荷地点を通過するまで、前記冷房サイクルから自動車エンジンに作用する負荷を低下させることを特徴とする請求項1または2記載の自動車用空気調和装置。
【請求項4】自車両の車速を検出する車速検出手段と、交通情報を取得する交通情報取得手段と、前記自車両位置検出手段で検出された自車両位置、前記地図情報記憶手段に記憶された地図情報、前記車速検出手段により検出された車速および前記交通情報取得手段により取得された交通情報に基づいて、自車両が前記高負荷地点に到達するまでの所要時間を演算する到達時間演算手段とをさらに備え、前記エアコン制御手段は、前記到達時間演算手段で得られた所要時間が所定値以内になると、前記室内への空調条件を制御し始めることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の自動車用空気調和装置。
【請求項5】前記到達時間演算手段は、自車両が前記高負荷地点に到達するまでの所要時間に加え、当該高負荷地点を通過するための所要時間を演算し、前記第1の熱量演算手段は、前記高負荷地点を通過するための所要時間を考慮して自車両の室内に侵入する熱量を演算し、前記第2の熱量演算手段は、前記高負荷地点を通過するための所要時間を考慮して自動車エンジンの負荷変動量および冷房サイクルの冷却熱量を演算することを特徴とする請求項4記載の自動車用空気調和装置。
【請求項6】前記自車両位置検出手段で検出された自車両位置情報と前記地図情報記憶手段に記憶された地図情報とから、自車両と前記高負荷地点との距離を演算する距離演算手段とをさらに備え、前記エアコン制御手段は、前記距離演算手段で得られた距離が所定値以内になると、前記室内への空調条件を制御し始めることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の自動車用空気調和装置。
【請求項7】前記エアコン制御手段による空調条件の補正制御開始前の空調状態を記憶する空調状態記憶手段をさらに有し、前記エアコン制御手段は、自車両が前記高負荷地点を通過したら、前記空調状態記憶手段に記憶された空調状態を読み出して元の状態に復帰させることを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載の自動車用空気調和装置。
【請求項8】前記高負荷地点は、少なくとも登坂路を含むことを特徴とする請求項1〜7の何れかに記載の自動車用空気調和装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用空気調和装置に関し、特に登坂走行などで自動車エンジン負荷が大きくなっても乗員に対する調和空気による快適感を損なわない自動車用空気調和装置に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車に搭載される空気調和装置には、冷房または除湿を行うための冷房サイクルが備えられている。この冷房サイクルは、コンプレッサ、コンデンサ、リキッドタンク、膨張弁およびエバポレータが冷媒配管によって接続されて構成されおり、エバポレータからの冷媒をコンプレッサによって圧縮して高温高圧ガスとし、コンデンサにより外気と熱交換させることで冷却して液化させ、リキッドタンクで気液分離したのち、液冷媒のみを膨張弁に送り込み、ここで高圧液冷媒を低温低圧の霧状冷媒とする。この低温低圧の霧状冷媒がエバポレータに送られると、クーラユニット(エバポレータ)を通過する取入空気との間で熱交換が行われるので、取入空気が冷却され、車室内には冷房または除湿空気が供給されることになる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】こうした冷房サイクルのコンプレッサの駆動力は、自動車エンジンのクランクシャフトとコンプレッサの駆動軸とをクラッチ等を介してプーリおよびベルトで連結することで、自動車エンジンから供給される。
【0004】したがって、冷房サイクルを作動させた状態(エアコンスイッチをONした状態)で自動車エンジンに高負荷、たとえば、エアコンスイッチをONした状態で登坂走行を行うと、自動車の走行性能が低下したり、冷房能力が低下したりするといった問題があった。
【0005】このため、自動車エンジンに高負荷が作用したときは、吹出空気温度が低温となるように空気調和装置のエアミックスドアを低温側へ補正制御するとともに吹出空気量を増加させ、さらに吹出口モードも変更することも行われるが、こうした急激な吹出空気温度、吹出空気量および吹出口モードの補正によって、乗員の快適感が損なわれるおそれがあった。また、乗員の快適感を損なわないように上述した補正量を少なくすると補正効果が少なくなるので、暑く感じたりするといった問題があった。
【0006】本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、自動車エンジン負荷が大きくなっても乗員の快適感を損なわない自動車用空気調和装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、請求項1記載の自動車用空気調和装置は、自動車エンジンを動力源とする冷房サイクルを含み、取り入れ空気を温度調節したのち室内へ配風する自動車用空気調和装置において、自車両の走行位置を検出する自車両位置検出手段と、少なくとも前記自動車エンジンに高負荷が作用する地点の地図情報を記憶する地図情報記憶手段と、前記地図情報記憶手段に記憶された前記高負荷地点における自車両の室内に侵入する熱量を演算する第1の熱量演算手段と、自車両が前記高負荷地点を走行したときの前記自動車エンジンの負荷変動量を算出し、この負荷変動量に相当する前記冷房サイクルの冷却熱量を演算する第2の熱量演算手段と、前記第2の熱量演算手段により求められた冷房サイクルの冷却熱量が所定熱量以下であるとき、前記第1の熱量演算手段で得られた侵入熱量から前記第2の熱量演算手段で得られた冷却熱量を減じた熱量を補うように、前記高負荷地点への到達前から、室内への空調条件を制御し始めるエアコン制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【0008】この請求項1記載の発明では、まず地図情報記憶手段に記憶された高負荷地点において自車両の室内へどのくらいの熱量が侵入するかを第1の熱量演算手段により求める。また、自車両がその高負荷地点を走行した場合に自動車エンジンの負荷がどのくらい変動するかを求め、この変動によって冷房サイクルから提供される冷却熱量がどのくらいになるかを第2の熱量演算手段により求める。
【0009】第2の熱量演算手段により求められた冷却熱量が充分に大きい場合にはエンジンに負荷が作用したとしても室内環境は維持できるので問題ないが、冷却熱量が所定熱量以下であった場合には、そのままの状態でその高負荷地点を走行すると室内の空調環境を快適に維持できない。つまり、設定温度よりも昇温してしまい乗員は暑さを感じることになる。ただし、この冷房能力の低下を補うために、高負荷地点を走行中に冷房条件を高めると、エンジン負荷が益々大きくなって所望のエンジントルクが出なかったり、急激な空調条件の変動によって乗員に不快感を与える結果ともなる。
【0010】そこで、本発明では、自動車エンジンに対して余計な負荷を与えることなく、その高負荷地点で必要とされる冷却熱量、つまり高負荷地点を走行中に室内へ侵入する侵入熱量から冷房サイクルが最低限発揮できる冷却熱量を減じた熱量を、当該高負荷地点に到達する前から徐々に供給し始め、高負荷地点を通過するまでにトータルで供給できれば、室内の空調環境は適正に維持できるとの見地から、室内の空調条件を制御する。
【0011】すなわち、第1の熱量演算手段で得られた侵入熱量から第2の熱量演算手段で得られた冷却熱量を減じた熱量を補うように、エアコン制御手段によって、高負荷地点への到達前から、室内への空調条件を制御し始める。
【0012】これにより、自動車エンジンが高負荷地点に到達しても、室内は事前に、かつ徐々に冷房されており、エンジン負荷の増大によって冷房サイクルの冷却能力が低下しても、室内の空調環境をそのまま快適に維持することができる。しかもこの場合、コンプレッサの冷媒吐出量を増加させるなど、冷房サイクルから自動車エンジンに作用する負荷が増加することも必要ないので、エンジントルクをそのまま維持することができ走行フィーリングを低下させることもない。
【0013】請求項1記載の発明において、地図情報記憶手段は特に限定されずマニュアル入力なども含む趣旨であるが、請求項2記載の自動車用空気調和装置は、前記地図情報記憶手段は、自車両の走行目的地を入力すると現在位置から走行目的地までの走行経路を出力する目的地経路設定部と、前記目的地経路設定部からの情報に基づいて、自車両の走行経路中に高負荷地点が存在するか否かを検出する高負荷地点検出部と、を含むことを特徴とする。
【0014】この請求項2記載の発明では、目的地経路設定部に自車両の走行目的地を入力すると、当該目的地設定部で現在位置から走行目的地までの走行経路が出力され、この出力情報に基づいて、高負荷地点検出部で自車両の走行経路中に自動車エンジンに高負荷が作用する地点が存在するか否かが検出される。ここで、高負荷地点が自車両の走行経路中に存在したら、上述した請求項1記載の発明のように、第1および第2の熱量演算手段で侵入熱量と冷却熱量とが演算されたのち、エアコン制御手段によって、高負荷地点への到達前から空調条件の制御が開始される。
【0015】したがって、こうしたエアコン補正制御は、自車両の走行目的地を入力するだけで自動的に実行されるので、運転者などの乗員がその都度マニュアル操作を行う必要がなく、便利かつ安全である。
【0016】上記発明においては特に限定されないが、請求項3記載の自動車用空気調和装置は、前記エアコン制御手段は、自車両が前記地図情報記憶手段により検出された高負荷地点に到達したら、前記冷房サイクルから自動車エンジンに作用する負荷を低下させることを特徴とする。
【0017】自動車エンジンが高負荷となったときに、冷房サイクルから作用する負荷を低減すれば、エンジンのトータル負荷が軽減され、走行フィーリングが向上することになる。ここで、冷房サイクルから自動車エンジンに作用する負荷を低下させる手段としては、たとえばコンプレッサのクラッチを切断するか、あるいは容量可変斜板式コンプレッサであれば斜板を直立させて圧縮ストロークを短くすることが挙げられる。
【0018】上記発明においては特に限定されないが、請求項4記載の自動車用空気調和装置は、自車両の車速を検出する車速検出手段と、交通情報を取得する交通情報取得手段と、前記自車両位置検出手段で検出された自車両位置、前記地図情報記憶手段に記憶された地図情報、前記車速検出手段により検出された車速および前記交通情報取得手段により取得された交通情報に基づいて、自車両が前記高負荷地点に到達するまでに要する時間を演算する到達時間演算手段とをさらに備え、前記エアコン制御手段は、前記到達時間演算手段で得られた所要時間が所定値以内になると、前記室内への空調条件を制御し始めることを特徴とする。
【0019】また、請求項5記載の自動車用空気調和装置は、前記到達時間演算手段は、自車両が前記高負荷地点に到達するまでの所要時間に加え、当該高負荷地点を通過するための所要時間を演算し、前記第1の熱量演算手段は、前記高負荷地点を通過するための所要時間を考慮して自車両の室内に侵入する熱量を演算し、前記第2の熱量演算手段は、前記高負荷地点を通過するための所要時間を考慮して自動車エンジンの負荷変動量および冷房サイクルの冷却熱量を演算することを特徴とする。
【0020】この請求項4および5記載の発明では、現在地から高負荷地点までの所要時間を求めるので、第1の熱量演算手段で求められる侵入熱量、第2の熱量演算手段で求められる冷却熱量およびエアコン制御手段によって補正される補正熱量の何れも時間のファクタを加味して決定できる。これにより、たとえば高負荷地点が渋滞中であるため侵入熱量が大きくなっても、これを考慮した補正制御を実行することができる。
【0021】請求項4および5記載の発明では、高負荷地点までの到達所要時間を求めたが、本発明はこれに代えて或いはこれに加えて高負荷地点までの距離を求め、この距離ファクタで補正制御しても良い。すなわち、請求項6記載の自動車用空気調和装置は、前記自車両位置検出手段で検出された自車両位置情報と前記地図情報記憶手段に記憶された地図情報とから、自車両と前記高負荷地点との距離を演算する距離演算手段とをさらに備え、前記エアコン制御手段は、前記距離演算手段で得られた距離が所定値以内になると、前記室内への空調条件を制御し始めることを特徴とする。
【0022】上記発明においては特に限定されないが、請求項7記載の自動車用空気調和装置では、前記エアコン制御手段により空調条件の制御開始前の空調状態を記憶する空調状態記憶手段をさらに有し、前記エアコン制御手段は、自車両が前記高負荷地点を通過したら、前記空調状態記憶手段に記憶された空調状態を読み出して元の状態に復帰させることを特徴とする。
【0023】高負荷地点を通過すると、それまで実行されていた補正制御は不要となるので、室内の空調状態も元の状態に復帰させることが望ましい。このため、請求項6記載の発明では、空調条件の補正制御開始前の空調状態を空調状態記憶手段に記憶しておき、自車両が高負荷地点を通過したら、この空調状態記憶手段から以前の空調状態に関する情報を読み出し、元の状態に復帰させる。こうすることで、室内の空調環境が即座に快適状態に復帰するとともに、マニュアル操作も不要であるため、便利かつ安全である。
【0024】上記発明においては特に限定されないが、請求項8記載の自動車用空気調和装置では、前記高負荷地点は、少なくとも登坂路を含むことを特徴とする。登坂路では、自動車エンジンに高負荷が作用し、冷房サイクルの冷却能力が低下するので、上記発明を適用して好ましい。
【0025】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず最初に、本発明の自動車用空気調和装置本体の実施形態を説明すると、図1は本発明の自動車用空気調和装置を示すブロック図(クレーム対応図)、図2は本発明の自動車用空気調和装置の実施形態を示す構成図、図3は本発明に係るエアコンユニット本体を示す構成図、図4は図3に示すエアコンユニットの一部を示す構成図である。
【0026】図3に示すように、本実施形態に係る自動車用空気調和装置200は、いわゆる前後左右独立温調型エアコンであって、主として車室内を4つの領域に区画してそれぞれを温調するもので、インテークユニット210、クーラユニット220およびヒータユニット230から構成されている。
【0027】なお、以下の説明では前後左右独立温調型エアコンを例に挙げるが、本発明の自動車用空気調和装置は、こうした前後左右独立温調型エアコンに限定されず、左右独立温調型エアコンであっても、非独立型エアコンであっても適用することができる。
【0028】インテークユニット210には、外気取入口211および内気取入口212を自由な開度で開閉するインテークドア213と、モータ214により回転するファン215とが設けられ、インテークドア213の開度に応じて車室内に導入される内外気の混合比が決定される一方で、ファン215の回転数に応じて車室内に導入される空気量が決定される。インテークドア213はインテークドアアクチュエータ216によって駆動制御され、モータ214はファンコントロールアンプ217によって駆動制御される。
【0029】クーラユニット220には、インテークユニット210で導入された空気を冷却するためのエバポレータ221(蒸発器)が設けられており、このエバポレータ221には、コンプレッサ、コンデンサ(凝縮器)、膨張弁およびリキッドタンクなどで構成された冷房サイクル(何れも図示を省略する。)が接続され、コンプレッサで圧縮された冷媒が供給される。本実施形態で用いることができるコンプレッサとしては、自動車エンジンからの駆動力をクラッチを介して入切するクラッチ付きコンプレッサの他、容量可変斜板式コンプレッサなどのようにクラッチレスであっても斜板の角度を変えることで自動車エンジンに与える負荷を軽減することができるタイプのコンプレッサが挙げられる。
【0030】ヒータユニット230には、エンジンの冷却水が循環するヒータコア231が設けられており、その両側部のそれぞれに、当該ヒータコア231を迂回するバイパス路232,232が形成されている。クーラユニット220を流下した空気がこのヒータコア231を通過することで加熱されることになる。
【0031】本実施形態のヒータユニット230においては、ヒータコア231の上流側にフロントエアミックスドア233fとリアエアミックスドア233rとの2枚のエアミックスドアが回動自在に設けられている。フロントエアミックスドア233fは、前席に吹き出される調和空気の温度を制御するためのエアミックスドアであるのに対し、リアエアミックスドア233rは後席に吹き出される調和空気の温度を制御するためのエアミックスドアである。すなわち、フロントエアミックドア233fについていえば、その開度に応じてヒータコア231(の半分)を通過する空気量とバイパス路232を通過する空気量との比率が決定され、これにより後述する前席側配風通路235fへ流下する空気の温度が調節される。リアエアミックスドア233rについても同様に、当該リアエアミックスドア233rの開度に応じて後席側配風通路235rへ流下する空気の温度が調節される。
【0032】これら2枚のエアミックスドア233f,233rは、それぞれフロントエアミックスドアアクチュエータ234fおよびリアエアミックスドアアクチュエータ234rによって駆動制御される。
【0033】また、ヒータコア231の下流側は、仕切壁236により前席側への配風通路235fと後席側への配風通路235rとに仕切られており、前席側への配風通路235fには、前席デフ吹出口237およびこれを開閉する前席デフドア237D、前席ベント吹出口238およびこれを開閉する前席ベントドア238D、前席フット吹出口239およびこれを開閉する前席フットドア239Dがそれぞれ設けられている。これら3つの前席ドア237D,238D,239Dの開閉位置の組み合わせは前席側の吹出口モードで決定されるので、リンク機構を介してフロントモードアクチュエータ240により一括して駆動制御される。
【0034】これに対して、ヒータコア231の下流側に形成された後席側への配風通路235rには、前席側の配風通路235fと後席側の配風通路235rとを流れる空気の配風比を調節するための前後配風比調節ドア241Dと、後席ベント吹出口243および後席フット吹出口244とのそれぞれから吹き出される調和空気の配風比を調節するためのリアモードドア245とが設けられている。
【0035】前後配風比調節ドア241Dは、前後配風比調節ドアアクチュエータ242によって駆動制御され、後席側配風通路235rを全開する位置と全閉する位置との間を回動することができる。この前後配風比調節ドア241Dを、後席側配風通路235rの一部を遮蔽する位置まで回動させると、前席側配風通路235fと後席側配風通路235rとの間の仕切壁236に開設された連通路241の一部が開くので、ヒータコア231の後席側を通過した調和空気の一部が前席側配風通路235fに流下し、これにより前席側へ吹き出される配風量が後席側に対して相対的に多くなる。
【0036】なお、この前後配風比調節ドア241Dは、前席側と後席側との温度差をより鋭敏にするために設けられたものであることから、本発明の独立温調型エアコンにとっては好ましい形態ではあるが、必ずしも必須のものではない。
【0037】リアモードドア245は、リアモードドアアクチュエータ246によって駆動制御され、当該リアモードドア245の開度に応じて後席ベント吹出口243と後席フット吹出口244とのそれぞれに流下する調和空気の比率が調節される。
【0038】前席側配風通路235fと後席側配風通路235rには、図4に示すフロントダクト247fとリアダクト247rとがそれぞれ接続されている。さらに具体的には、前席側配風通路235fの前席ベント吹出口238と前席フット吹出口239とのそれぞれには、フロントダクト247fがそれぞれ接続され、また後席側配風通路235rの後席ベント吹出口243と後席フット吹出口244とのそれぞれには、リアダクト247rがそれぞれ接続されている。図4は、それぞれの一方を図示したものである。
【0039】前席ベント吹出口238に接続されたフロントダクト247fは、インストルメントパネル内を取り廻されて、車両左右方向に延在しており、中央には主として乗員の上半身に向かって調和空気を吹き出すためのベントグリル252が設けられ、左右両端には主としてサイドウィンドガラスへ向かって調和空気を吹き出すためのサイドグリル(本発明にいうサイドウィンドガラスへの吹出口)253が設けられている。
【0040】また、前席ベント吹出口238に接続されたフロントダクト247f内には、前席の左右(運転席と助手席)の配風比を調節するためのフロント左右配風比調節ドア248が設けられ、フロント左右配風比調節ドアアクチュエータ249によって駆動制御される。そして、このフロント左右配風比調節ドア248を、中立位置からたとえば右席側に回動させると、左席側へ流下する空気量が増加するとともに右席側へ流下する空気量がそのぶんだけ減少する。これにより、前席側の左右座席の空調能力が変化することになる。
【0041】フロントダクト247fと同様に、リアダクト247r内にも、後席の左右座席の配風比を調節するためのリア左右配風比調節ドア250が設けられ、リア左右配風比調節ドアアクチュエータ251によって駆動制御される。そして、このリア左右配風比調節ドア250を、中立位置からたとえば右席側に回動させると、左席側へ流下する空気量が増加するとともに右席側へ流下する空気量がそのぶんだけ減少する。これにより、後席側の左右座席の空調能力が変化することになる。
【0042】以上のインテークドアアクチュエータ216、ファンコントロールアンプ217、フロントエアミックスドアアクチュエータ234f、リアエアミックスドアアクチュエータ234r、フロントモードアクチュエータ240、前後配風比調節ドアアクチュエータ242、リアモードドアアクチュエータ246、フロント左右配風比調節ドアアクチュエータ249およびリア左右配風比調節ドアアクチュエータ251へ対する指令信号は、図2に示すエアコン制御ユニット21(図1に示すエアコン制御手段7に相当する。)からそれぞれ送出される。
【0043】こうした前後左右独立温調型エアコン本体20の他に、本実施形態の自動車用空気調和装置10は、ナビゲーションシステム30を備えている。
【0044】図2は本実施形態に係る自動車用空気調和装置10の全体構成を示すブロック図である。ちなみに本図において、上述したエアコン本体20は、図3および図4に示すユニットおよび各種アクチュエータの他に、インストルメントパネルの上面などに設けられ車室内へ入射される日射量を検知し、これに応じた信号を出力する日射センサ22と、車室内のインストルメントパネルの前面などに設けられ車室内の温度を検知してこれに応じた信号を出力する内気温センサ23と、エンジンルーム内のフードロックステー下側などのように走行風の影響を受けない部位に設けられ外気温度を検知してこれに応じた信号を出力する外気温センサ24と、インストルメントパネルの前面に設けられたエアコンコントローラの各種操作部25とからの信号が、CPU,ROMおよびRAMなどで構成されたマイクロコンピュータ(エアコン制御ユニット)21に入力されるように結線されている。
【0045】エアコン制御ユニット21のROMには、操作部25で設定された室内温度等に対して、日射センサ22、内気温センサ23および外気温センサ24から取り込まれた環境情報を加味しながら最適な室内環境を実現するための制御ロジックが格納されており、この制御ロジックによる演算結果に基づいて、上述した各種のアクチュエータを駆動制御する。
【0046】本実施形態に係るナビゲーションシステム30は、GPS(Global Positioning System) 用人工衛星からの送信電波を受信するためのGPSアンテナ32と、このGPSアンテナ32からの受信信号に基づいて自車両の現在地、進行方向を演算するためのGPSレシーバ33と、車両に設けられ自車両の進行方向の変化を検出するためのジャイロコンパス34と、自車両の走行速度を検出するための車速センサ35と、乗員が各種の指令を入力するための操作部36と、道路地図を表示するために道路情報(地図情報)が格納されたCD−ROMから当該地図情報を読み出すためのプレーヤ37と、道路地図や現在地を表示するための液晶ディスプレイ等からなる表示装置38と、これらGPSレシーバ33、ジャイロコンパス34、車速センサ35、操作部36およびCD−ROMプレーヤ37からの情報を取り込んで、主として自車両の現在地や進行方向、目標走行先等を表示装置38に表示して、運転者に対して自車両の走行案内を行うためのナビゲーション制御ユニット(図1の目的地経路設定部2Aに相当する。)31とを備えている。
【0047】GPSレシーバ32は、いわゆるGPS航法のために使用されるもので、自車両の現在地や進行方向をGPS用人工衛星からの電波に基づき測定する。これに対して、ジャイロコンパス34および車速センサ35は、いわゆる自律航法のために使用されるもので、車両の相対的な移動量を検出して現在地や進行方向を逐次更新しながら現在地や進行方向を測定し、自車両が人工衛星からの電波を受信できない場合などのように、GPSレシーバ33による測定結果が正常でないときにこれを補完する。
【0048】このナビゲーションシステム30のナビゲーション制御ユニット31と上述したエアコン制御ユニット21とは、交信可能に結線されており、エアコン制御ユニット21からの要求に応じて、主として自車両の現在地(経度、緯度および高度)の情報をナビゲーション制御ユニット31から送出する。
【0049】また、本実施形態では、VICSなどの交通情報の提供通信網から当該交通情報を取得するための交通情報受信器40(図1の交通情報取得手段3Bに相当する。)が搭載されており、目的とする地点近傍の交通情報を受信し、これをナビゲーション制御ユニット31へ送出する。
【0050】さらに、本実施形態の自動車用空気調和装置10では、エアコン制御ユニット21(またはナビゲーション制御ユニット21でも良い。)において、自車両の現在位置と走行目的地との間の走行経路のなかに、自動車エンジンに高負荷が作用する地点、たとえば登坂路が存在するかどうかを検出する(これが本発明の高負荷地点検出部2Bに相当する。)。この制御ロジックは、ナビゲーション制御ユニット21で設定された自車両の走行ルートの情報と地図情報とに基づいて、当該走行ルート中に登坂路が存在するかどうかを判断する。
【0051】一方、エアコン制御ユニット21(またはナビゲーション制御ユニット21でも良い。)には、上述した走行ルート上に存在する登坂路において、自車両の室内にどのくらいの熱量Qinが侵入するかを演算する第1の熱量演算手段4A(図1参照)と、その登坂路を自車両が走行したときにエンジンがどれくらいの負荷を受け、これにより冷房サイクルの能力(実際にはコンプレッサの冷媒吐出量)がどのくらい低下して冷却熱量Qcpがどのくらいになるかを演算する第2の熱量演算手段4B(図2参照)とが設けられている。ハードウェア構成としては、演算プログラムが格納されたROMと、入力データを一時的に記憶するRAMと、実際の演算処理を実行するCPUとを備えている。
【0052】そして、エアコン制御ユニット21では、第2の熱量演算手段4Bで求められた冷房サイクルの冷却熱量Qcpが所定値以下になったら、第1の熱量演算手段4Aで求められた侵入熱量Qinから第2の熱量演算手段4Bで求められた冷却熱量Qcpを減じた熱量ΔQを補うように、その登坂路へ到達する手前から、室内への空調条件を制御し始める。
【0053】これら第1および第2の熱量演算手段4A,4Bにおいて、室内へ侵入する熱量Qinや冷房サイクルの冷却熱量Qcpを算出する際に時間のファクタを加えるために到達時間演算手段5(図1参照)が、エアコン制御ユニット21に設けられている。この到達時間演算手段5では、ナビゲーション制御ユニット31で求められた自車両位置、CDプレーヤ37に記憶された地図情報、車速センサ35(図1の車速検出手段3Aに相当する。)により検出された車速および交通情報受信器40により取得された交通情報に基づいて、自車両が登坂路に到達するまでの所要時間を演算する。また、これと同時に、その登坂路を通過するための所要時間を演算する。この通過所要時間に基づいて、第1の熱量演算手段4Aは、室内に侵入する熱量Qinを演算するとともに、第2の熱量演算手段4Bは、自動車エンジンの負荷変動量および冷房サイクルの冷却熱量Qcpを演算する。
【0054】さらに、本実施形態では、登坂路におけるエアコンの補正制御を実行した後に通常状態に戻すためのメモリ(図1の空調状態記憶手段6に相当する。)が、エアコン制御ユニット21に設けられている。このメモリは、各種アクチュエータ26やコンプレッサ9(図1参照)などの空調条件の補正制御開始前の状態を記憶する。
【0055】次にこの動作を具体化して説明する。図5は図2のエアコン制御ユニット21におけるメインルーチンを示すフローチャート、図6および図7は図5のステップ20のサブルーチンを示すフローチャートである。
【0056】まず、図5に示すステップ10において、所定の時間間隔で、日射センサ22、内気温センサ23、外気温センサ24および操作部25からエアコン制御ユニット21に検出信号を取り込む。
【0057】これとは別に、ナビゲーションシステム30に自車両の走行目的地を入力し、走行ルートを設定しておく。具体的には、ナビゲーションシステム30の操作部36から走行目的地を入力すると、GPSレシーバ33およびジャイロコンパス34から求められる現在位置と、CD−ROMプレーヤ37に格納された地図情報とに基づいて、ナビゲーション制御ユニット31で現在位置から走行目的地に至る走行ルートが演算され、表示装置38に地図画像とともに表示する。
【0058】次に、ステップ20にて高負荷地点(以下の説明では登坂路とする。)における空調補正を実行するが、これはまず図6に示すステップ201にて、自車両の現在地に関する情報、すなわち経度、緯度および高度をナビゲーション制御ユニット31からエアコン制御ユニット21へ取り込む。続いてステップ202にて、現在の自車両位置と走行ルートとを比較し、ステップ203ではその走行ルート中に登坂路があるかどうかを判断する。この判断は、たとえばCD−ROMに格納された地図データから登坂路か否かの識別ができる。
【0059】そして、そのような登坂路が走行ルート中に存在する場合には、ステップ204にて、まずその登坂路の傾斜角度をCD−ROMの地図データから読み出して求めるとともに、次のステップ205にて交通情報受信器40を用いて、走行ルートの交通情報を取り込む。また、ステップ206で車速センサ35から自車両の車速を取り込む。
【0060】これらステップ204〜206で得られた登坂路の傾斜角度、渋滞情報および車速から、ステップ207にて、その登坂路を自車両が走行したときの自動車エンジンの負荷変動パターンを予測する。これと同時に、その登坂路を走行したときの室内に侵入する熱量Qinを演算する。
【0061】ステップ208では、ステップ207で求められたエンジンの負荷変動パターンに基づいて、冷房サイクルのコンプレッサの吐出量変動を演算する。このコンプレッサの吐出量変動から、ステップ209で冷房サイクルの冷却熱量Qcpが求められる。
【0062】ステップ210では、ステップ209で求められた冷却熱量Qcpが、予め設定された制御切換値(しきい値)より小さいかどうかを判断し、たとえば登坂路の傾斜角度が大きすぎて目的とする冷却能力が得られない場合等は、図7に示すステップ211へ進む。なお、ステップ209で求められた冷却熱量Qcpが制御切換値以上の場合には、充分な冷却能力が発揮できるものとしてリターンする。
【0063】ステップ211では、自車両がその登坂路の手前の所定距離まで近づいたかどうかを判断する。この登坂路の手前の所定距離は、以下のようにして演算される。図8は登坂路でコンプレッサの吐出量を低下させた場合の時間−温度の関係を示すグラフであり、図中Qinが、その登坂路を走行したときに室内へ侵入する熱量を示し、登坂路の手前Time0の地点から補正制御を開始し、これを登坂路の終了地点まで続けた場合に、当該室内へ供給される冷却熱量を同図の補正制御(1)の斜線部で示す。これらの熱量が等しくなると、登坂路においてコンプレッサの吐出量を低下させても、トータルとしての室内の熱量は上昇しないので、室内環境が維持されることになる。こうした観点から、補正制御を開始する地点Time0を演算して求める。
【0064】登坂路までの距離が所定値よりも大きい(遠い)場合にはリターンするが、所定値以内になるとステップ212へ進んで、まず現在の配風や風量を空調状態記憶手段6(図1参照)に記憶する。
【0065】そして、ステップ213および214にて、ファンコントロールアンプ217を制御して室内へ吹き出される調和空気量を増加させる。また、ステップ215ではインテークユニット210の空気取入口が内気モードか外気モードかを判断し、外気モードであれば、ステップ216で内気モードとするようにインテークドア213を制御する。さらに、ステップ217では吹出口モードがベントモードかそれ以外のモードかを判断し、ベントモード以外のモードであれば、ステップ218にてフロントモードアクチュエータ240およびリアモードアクチュエータ246を制御してベントモードに設定する。
【0066】これにより、内気循環モードにて大量の冷風が乗員の上半身に供給され、図8に示す補正制御(1)で示す冷却熱量が室内へ供給される。
【0067】また、登坂路へ到達すると、コンプレッサからエンジンへ作用する負荷を軽減するためにクラッチをOFFしたり、或いは容量可変斜板式コンプレッサの場合には斜板の傾斜角度を直立方向へ変化させるようにしても良い。
【0068】その後、その登坂路を通過すると、ステップ217での判断によってステップ218へ進むことになる。このステップ218では、空調状態記憶手段6に記憶された先程の配風および風量を読み出し、元の空調状態に復帰させる。こうすることで、登坂路における補正制御が終了すると即座に元の本来の空調状態に復帰されるので、室内環境の違和感も少なくなる。
【0069】以上の制御ロジックによって、登坂路での補正が行われるが、次に図5に戻って一般的なオートエアコンの制御ロジックに移行する。
【0070】すなわち、ステップ30および40では、ステップ10で入力された日射センサ22、内気温センサ23、外気温センサ24および操作部25の各センサ値に基づいて、各座席に対して最適な温度の調和空気を供給すべく、フロントエアミックスドア233fおよびリアエアミックスドア233rの開度を演算し、フロントエアミックスドアアクチュエータ234fおよびリアエアミックスドアアクチュエータ234rのそれぞれに指令信号を送出する。
【0071】次のステップ50では、冷房或いは除湿が必要かどうかに応じて、クーラユニット220のエバポレータ221に接続されたコンプレッサのマグネットクラッチのON/OFFを制御する。このコンプレッサ制御は、容量可変式コンプレッサを搭載している場合には、マグネットクラッチを入切することに代えて、斜板の傾斜角度を強制的に制御するものであっても良い。
【0072】ステップ60では、前席デフドア237D、前席ベントドア238Dおよび前席フットドア239Dの開度の組み合わせで決定される前席吹出モードと、リアモードドア245の開度で決定されるリア吹出モードとを制御すべく、フロントモードアクチュエータ240およびリアモードドアアクチュエータ246のそれぞれに指令信号を送出する。
【0073】ステップ70では、吹出モードが決定された前席および後席のそれぞれにおける左右座席の配風比の微調整を実行する。すなわち、図4に示すフロント左右配風比調節ドア248とリア左右配風比調節ドア250を適切な位置に駆動するために、フロント左右配風比調節ドアアクチュエータ249とリア左右配風比調節ドアアクチュエータ251とのそれぞれに指令信号を送出する。
【0074】最後に、ステップ80では、車室内へ吹き出すトータル風量を制御すべく、ファンコントロールアンプ217に指令信号を送出してファン215の回転数を制御する。なお、ステップ90では、他の制御、たとえばインテークドア213の切替を行うためにインテークドアアクチュエータ216に指令信号を送出したりする。
【0075】なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【0076】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、自動車エンジンが高負荷地点に到達しても、室内は事前に、かつ徐々に冷房されており、エンジン負荷の増大によって冷房サイクルの冷却能力が低下しても、室内の空調環境をそのまま快適に維持することができる。しかもこの場合、コンプレッサの冷媒吐出量を増加させるなど、冷房サイクルから自動車エンジンに作用する負荷が増加することも必要ないので、エンジントルクをそのまま維持することができ走行フィーリングを低下させることもない。




 

 


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